commit to user
PENGARUH PERLAKUAN ALKALI, FRAKSI VOLUME
SERAT, DAN PANJANG SERAT TERHADAP KEKUATAN
TARIK KOMPOSIT SABUT KELAPA
-
POLYESTER
Skripsi
Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
YUDHA YOGA PRATAMA I 0309052
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2014
commit to user
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH PERLAKUAN ALKALI, FRAKSI VOLUME SERAT,
DAN PANJANG SERAT TERHADAP KEKUATAN TARIK
KOMPOSIT SABUT KELAPA
-
POLYESTER
S K R I P S I
oleh :
Yudha Yoga Pratama
I0309052
Telah disidangkan di Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dan diterima guna memenuhi persyaratan untuk mendapat gelar Sarjana Teknik.
Pada Hari : Kamis
Tanggal : 16 Januari 2014
Tim Penguji :
1. Ir. R. Hari Setyanto, M.si ( ... )
NIP. 19630424 199702 1 001
2. Ilham Priadythama, ST, MT ( ... )
NIP. 19801124 200812 1 002
3. Dr. Eko Pujiyanto, S.Si., MT ( ... )
NIP.19700612 199702 1 001
4. Pringgo Widyo Laksono, ST., M.Eng ( ... )
NIP. 19791103 200501 1 003
Mengesahkan,
Ketua Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik,
Dr. Cucuk Nur Rosyidi, ST, MT NIP. 19711104 199903 1 001
commit to user
iii
SURAT PERNYATAAN
ORISINALITAS KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik UNS yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Yudha Yoga Pratama
NIM : I 0309052
Judul tugas akhir : Pengaruh Perlakuan Alkali, Fraksi Volume Serat, dan
Panjang Serat Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Sabut
Kelapa - Polyester
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti Tugas Akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil plagiat dari karya orang lain maka Tugas Akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila di kemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.
Surakarta, 29 Januari 2014
Yudha Yoga Pratama I0309052
commit to user
iv
SURAT PERNYATAAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertandatangan di bawah ini,
Nama : Yudha Yoga Pratama
NIM : I 0309052
Judul tugas akhir : Pengaruh Perlakuan Alkali, Fraksi Volume Serat, dan
Panjang Serat Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Sabut
Kelapa - Polyester
Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing I dan Pembimbing II. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian dari Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk
publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik ditingkat
nasionalmaupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian dari publikasi karya ilmiah.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Surakarta, 29 Januari 2014
Yudha Yoga Pratama I0309052
commit to user
v
KATA PENGANTAR
Dengan segala kerendahan hati dan kebesaran jiwa, penulis panjatkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini seperti yang diharapkan.
Atas bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Allah SWT karena atas segala izin, rizki, dan rahmat-Nya penulis berhasil
menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
2. Kedua orang tua, serta adik saya, terima kasih atas kasih sayang, dukungan
dan doa yang tiada pernah terputus.
3. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Industri
Universitas Sebelas Maret.
4. Bapak Ir. R. Hari Setyanto, MSi dan Ilham Priadythama, ST, MT, selaku
dosen pembimbing yang banyak memberikan motivasi dan masukan untuk kemajuan tugas akhir ini.
5. Bapak Dr. Eko Pujiyanto, S.Si., MT dan Bapak Pringgo Widyo Laksono, ST.,
M.Eng, selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran yang bersifat membangun bagi perbaikan tugas akhir ini.
6. Ilham Priadythama, ST, MT selaku dosen pembimbing akademik yang telah
banyak memberikan bimbingan dan arahan selama ini.
7. Seluruh bapak dan ibu dosen Teknik Industri yang telah mewariskan seluruh
ilmu Teknik Industri kepada penulis.
8. Karyawan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret, terima kasih atas segala
dukungan dan bantuan yang diberikan selama kuliah hingga sidang Tugas Akhir.
9. Mas Maruto sebagai laboran Laboratorium Material Teknik Mesin Universitas
Sebelas Maret yang memberikan masukan dan bantuan selama pengujian spesimen.
10.Mas Willy, Mas Bayu, Mas Aji Benot, Mas Basir dan Mas Levi yang menjadi
commit to user
vi
11.Teman-teman sesama asisten P3, Anggriawan, Adnan, Fitri, Quraish, dan
Yudhi yang banyak memberikan dukungan dan canda tawa serta keceriaan.
12.Teman-teman asisten LSK, Esti, Novita, Syarifah, Desi yang telah sudi
membantu memberikan pencerahan tentang statistika.
13.Teman dari ITB Dewi Keswani yang membantu memberikan dan mengajari
tentang software SAS.
14.Putri Nur F atas semangat, doa dan pengertiannya serta tempat berbagi cerita
suka duka.
15. Teman-teman seperjuangan Teknik Industri angkatan ’09 untuk semua
kebersamaan baik dalam suka dan duka.
16.Seluruh pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, atas
segala bimbingan, bantuan, kritik, dan saran dalam penyusunan tugas akhir ini.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa maupun siapa saja yang membutuhkannya. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, dengan senang hati dan terbuka penulis menerima segala saran dan kritik yang membangun.
Surakarta, Januari 2014
commit to user
vii ABSTRAK
Yudha Yoga Pratama, NIM : I0309052. PENGARUH PERLAKUAN ALKALI, FRAKSI VOLUME SERAT, DAN PANJANG SERAT TERHADAP KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SABUT KELAPA-POLYESTER. Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Januari 2014.
Ketersediaan kayu di Indonesia belum dapat memenuhi kebutuhannya, hal ini membuka kesempatan untuk dilakukan penelitian tentang material pengganti. Sabut kelapa material yang sangat potensial untuk digunakan sebagai bahan komposit pengganti kayu, karena ketersediaannya yang melimpah dan pemanfaatannya yang masih rendah. Sementara itu, beberapa faktor dipelajari sebagai variabel yang mempengaruhi komposit serat alam. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan alkali, panjang serat dan fraksi volume serat serta interaksi antar faktor tersebut terhadap kekuatan tarik komposit sabut
kelapa-polyester.
108 buah komposit dibuat untuk spesimen uji tarik yang mengacu pada
standar ASTM D 638. Data hasil pengujian diolah menggunakan full factorial
experiment, terdapat tiga faktor yang diuji yaitu, faktor perlakuan alkali (1 jam, 2
jam, 3 jam dan 4 jam), faktor panjang serat (10 mm, 20 mm, dan 30mm), dan fraksi volume serat (35%, 40%, dan 45%).
Hasil eksperimen diperoleh bahwa masing-masing faktor dan interaksi
faktor berpengaruh terhadap kekuatan tarik komposit sabut kelapa-polyester. Nilai
kekuatan tarik tertinggi adalah sebesar 21,24 MPa untuk komposit dengan perlakuan alkali 2 jam, panjang serat 10 mm, dan fraksi volume serat 35%. Nilai ini telah memenuhi standart minimal kekuatan tarik papan serat berkerapatan
tinggi kerapatan tinggi (hardboard) menurut ANSI A135.4 2004.
Kata kunci : komposit, kekuatan tarik, sabut kelapa, perlakuan alkali, panjang serat, fraksi volume.
xv + 86 halaman ; 17 tabel ; 32 gambar ; 4 lampiran ; daftar pustaka : 63 (1975-2013)
commit to user
viii ABSTRACT
Yudha Yoga Pratama, NIM : I0309052. THE INFLUENCE OF ALKALI TREATMENT, FIBER LENGTH AND FIBER VOLUME FRACTION TO TENSILE STRENGHT OF COCO-FIBER POLYESTER COMPOSITE. Thesis. Surakarta : Industrial Engineering Department, Engineering Faculty, Sebelas Maret University, January 2014.
Production of wood in Indonesia is no longer able to meet their need, which is opening an opportunity for study in material alternatives. Coconut fiber is very potential material for wood replacement composite, since its availability is abundant and its utilization is still low. Meanwhile, some factors has been studied as single affecting variable for natural fiber composite. The objective of this study is to evaluate the influence factors of alkali treatment, fiber length, fiber volume fraction and interaction between factors on the tensile strenght of coco-fiber polyester composite.
108 pieces of composites have been prepared as speciments of tensile test which comply ASTM D 638 standard. The testing result was processed using completely randomized full factorial experiment, there are three factors were tested,i.e. alkali treatment (1 hour , 2 hours , 3 hours and 4 hours) , fiber length (10 mm , 20 mm , and 30mm) , and fiber volume fraction (35 % , 40 % , and 45%).
The experimet result showed that each of these factors and interaction between factors influence the tensile strength of coco fiber-polyester composite. The highest value of tensile strength is equal to 21.24 MPa for the composite with alkali treatment 2 hours , 10 mm fiber length and fiber volume fraction of 35 % . This value has met the standard minimum tensile strength of hardboard according to ANSI A135.4 2004.
Keywords : composite , tensile strength , coconut fiber , alkali treatment , fiber
length , volume fraction
Xv + 86 pages ; 17 tables ; 32 pictures ; 4 appendices ; references : 63 (1975-2013)
commit to user
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
LEMBAR PENGESAHAN ii
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH iii
SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH iv
KATA PENGANTAR v
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR TABEL xii
DAFTAR GAMBAR xiii
DAFTAR LAMPIRAN xv
BAB I PENDAHULUAN I-1
1.1 Latar Belakang I-1
1.2 Perumusan Masalah I-3
1.3 Tujuan Penelitian I-3
1.4 Manfaat Penelitian I-4
1.5 Batasan Masalah I-4
1.6 Sistematika Penulisan I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1
2.1 KOMPOSIT ... II-1
2.2 Pengertian Komposit Sandwich ... II-6
2.3 Material Penyusun Komposit ... II-6
2.4 Perlakuan Alkali ... II-10
2.5 Fraksi Volume ... II-11
2.6 Pengujian Densitas ... II-11
2.7 Pengujian Tarik ... II-12
2.7.1 Tegangan Tarik ... II-13 2.7.2 Regangan Tarik ... II-13 2.7.3 Modulus Elastisitas ... II-14 2.7.4 Standar Uji Tarik ... II-14
commit to user
x
2.8 KLASIFIKASI PARTICLEBOARD ... II-15
2.9 PERANCANGAN EKSPERIMEN ... II-15
2.9.1 Tujuan Dsain Eksperimen ... II-17
2.9.2 Faktorial Eksperimen ... II-18
2.9.3 Pengujian Asumsi-Asumsi ANOVA ... II-18
2.10 KAJIAN PUSTAKA ... II-24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... III-1
3.1 IDENTITAS PENELITIAN... III-1
3.1.1 Tempat Penelitian ... III-1 3.1.2 Orientasi Penelitian ... III-1 3.1.3 Rancangan Eksperimen ... III-1
3.2 METODE PENELITIAN ... III-9
3.2.1 Persiapan Material ... III-10 3.2.2 Pembuatan Spesimen ... III-14 3.2.3 Pengujian Tarik ... III-16 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ... IV-1
4. 1 PENGUMPULAN DATA ... IV-1
4.1.1 Hasil Pengukuran Massa Jenis Serat ... IV-1
4.1.2 Spesimen Uji Tarik ... IV-1
4.1.3 Data Hasil Eksperimen ... IV-2
4.1.4 Perhitungan Nilai Densitas Komposit ... IV-4
4.1.5 Uji Data Hasil Pengukuran Eksperimen ... IV-5
4. 2 PENGOLAHAN DATA ... IV-9
4.2.1 Uji ANOVA ... IV-9
4.2.2 Uji Pembanding Ganda ... IV-15
4.2.3 Permukaan Patahan Uji Tarik ... IV-22
4.2.4 Uji Pembanding ... IV-23
BAB V ANALISIS HASIL ... V-1
5.1 ANALISIS HASIL UJI TARIK ... V-1
5.1.1 Analisis Kekuatan Tarik Komposit Berdasarkan
Standart ANSI Hardboard 2004 ... V-1 5.1.2 Pengaruh Faktor Perlakuan Alkali Terhadap
commit to user
xi
Kekuatan Tarik Komposit ... V-2
5.1.3 Pengaruh Faktor Panjang Serat Terhadap
Kekuatan Tarik Komposit ... V-3
5.1.4 Pengaruh Faktor Fraksi Volume Serat Terhadap
Kekuatan Tarik Komposit ... V-4
5.1.5 Interasi Faktor Perlakuan Alkali dan Panjang
Serat Terhadap Kekuatan Tarik Komposit ... V-6
5.1.6 Interasi Faktor Perlakuan Alkali, Panjang Serat
dan Fraksi Volume Serat Terhadap
Kekuatan Tarik Komposit ... V-7
5.1.7 Analisis Permukaan Patah Uji Tarik ... V-8
5.2 Pembandingan Spesimen Dengan Kombinasi
Terbaik Dibandingkan Dengan Serat Tanpa Perlakuan ... V-11
5.3 PROSES MANUFAKTUR ... V-12
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... VI-1
6.1 KESIMPULAN ... VI-1
6.2 SARAN ... VI-2
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
commit to user
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat-sifat mekanik serabut kelapa ... II-7 Tabel 2.2 Sifat-sifat fisika serabut kelapa ... II-8 Tabel 2.3 Tabel kekuatan tarik beberapa polimer ... II-10 Tabel 2.4 Skema umum data sampel eksperimen faktorial ... II-21 Tabel 2.5 Skema ANOVA eksperimen factorial dengan tiga faktor
desain acak sempurna ... II-21
Tabel 3.1 Layout pengumpulan data eksperimen 4x3x3 ... III-5
Tabel 3.2 Urutan eksperimen factorial experiment completely
Randomized design 4x3x3 ... III-8 Tabel 4.1 Hasil pengukuran nilai kuat tarik (MPa) ... IV-2 Tabel 4.2 Nilai densitas komposit serabut kelapa – polyester ... IV-5 Tabel 4.3 Residual data uji tarik ... IV-7 Tabel 4.4 ANOVA untuk nilai kuat tarik (MPa) ... IV-11 Tabel 4.5 Hasil perhitungan ANOVA uji tarik komposit ... IV-14 Tabel 4.6 Hasil perhitungan ANOVA menggunakan MINITAB ... IV-14 Tabel 4.7 Rata – rata perlakuan alkali ... IV-16 Tabel 4.8 Rata – rata panjang serat ... IV-17 Tabel 4.9 Rata – rata fraksi volume serat ... IV-29 Tabel 4.10 Rata – rata interasi faktor pengaruh alkali
commit to user
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tipe serat pada komposit ... II-3
Gambar 2.2 Komposit Sandwich ... II-6
Gambar 2.3 Bentuk spesimen uji tarik tipe I berdasar standar
D 638-99 ... II-14
Gambar 3.1 Flowchart Metode Penelitian ... III-9
Gambar 3.2 Mesin Hot Press ... III-11
Gambar 3.3 Mesin Cool Press ... III-12
Gambar 3.4 Mesin Uji Tarik ... III-12
Gambar 3.5 Serat Sabut Kelapa ... III-12
Gambar 3.6 a) Sabut kelapa 10 mm, (b) Sabut kelapa 20 mm,
(c) Sabut kelapa 30 mm ... III-13
Gambar 3.7 Larutan NaOH 5% ... III-13
Gambar 3.8 Pengukuran massa jenis serat ... III-14
Gambar 3.9 Pengepresan serat sabut kelapa ... III-15
Gambar 3.10 Bentuk spesimen uji tarik tipe I berdasar standar
D 638-99 ... III-16
Gambar 4.1 Spesimen uji tarik ... IV-1
Gambar 4.2 Spesimen saat pengujian tarik ... IV-2
Gambar 4.3 Grafik kuat tarik komposit dengan panjang serat 10 mm... IV-3
Gambar 4.4 Grafik kuat tarik komposit dengan panjang serat 20 mm... IV-3
Gambar 4.5 Grafik kuat tarik komposit dengan panjang serat 30 mm... IV-3
Gambar 4.6 Normal probability plot (a) dan histogram data
normal (b) ... IV-7
Gambar 4.7 Hasil plot residual data uji tarik komposit ... IV-9
Gambar 4.8 Hasil plot residual data uji tarik komposit dengan
MINITAB ... IV-9 Gambar 4.9 Patahan dilihat dari atas (a), Patahan dilihat tegak lurus
penampang (b) ... IV-23
Gambar 4.10 Patahan dilihat dari atas telihat adanya fiber pull out (a),
Patahandilihat tegak lurus penampang terlihat lubang-lubang
commit to user
xiv
Gambar 5.1 Grafik kekuatan tarik berdasarkan faktor perlakuan
alkali ... V-2
Gambar 5.2 Grafik kekuatan tarik berdasarkan faktor panjang serat ... V-3
Gambar 5.3 Grafik kekuatan tarik berdasarkan faktor fraksi volume ... V-5
Gambar 5.4 Grafik kekuatan tarik berdasarkan interaksi faktor
perlakuan alkali dan faktor panjang serat ... V-6
Gambar 5.5 Grafik kekuatan tarik berdasarkan interaksi faktor perlakuan
alkali, fraksi volume dan faktor panjang serat ... V-8
Gambar 5.6 Fiber pull out pada penampang patahan spesimen ... V-9
Gambar 5.7 Permukaan patah pada komposit perlakuan alkali
2 jam ... V-10
Gambar 5.8 Permukaan patah pada komposit perlakuan alkali
3 jam ... V-10
Gambar 5.9 Permukaan patah pada komposit perlakuan alkali
commit to user
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran L 1.1 Perhitungan massa jenis sabut kelapa dengan
perendaman alkali 1 jam ... L1-1 Lampiran L 1.2 Perhitungan massa jenis sabut kelapa dengan perendaman alkali 2 jam ... L1-1 Lampiran L 1.3 Perhitungan massa jenis sabut kelapa dengan perendaman alkali 3 jam ... L1-2 Lampiran L 1.4 Perhitungan massa jenis sabut kelapa dengan perendaman alkali 4 jam ... L1-2 Lampiran L 1.5 Data kebutuhan bahan eksperimen... L1-3
Lampiran L 2.1 Perhitungan uji liliefors ... L2-1
Lampiran L 2.2 Residual data ... L2-4 Lampiran L 3.1 Output hasil uji SNK ... L3-1
Lampiran L4.1 Tabel Studentized Range ... L4-1
